Inhaltszusammenfassung:
Pseudomonas aeruginosa (Pa) ist ein Gram-negatives Stäbchenbakterium, das verschiedenste menschliche Gewebe infizieren kann. Der opportunistische Keim gehört zu den häufigsten nosokomialen Erregern und stellt besonders für immungeschwächte Patient*Innen eine Bedrohung dar. Wie bei vielen anderen Pathogenen ist die Prävalenz von Infektionen mit multiresistenten Pa Stämmen steigend. Pa besitzt verschiedene intrinsische und erworbene Resistenzen, die die Behandlung mit herkömmlichen Antibiotika erschweren. Dabei spielt vor allem die geringe Permeabilität der äußeren Membran und die induzierbare Expression der β-Laktamase AmpC eine Rolle. Um die Behandlung von Infektionen mit Pa weiterhin zu gewährleisten, scheint es dringend notwendig an der Entwicklung neuer antimikrobieller Therapien zu forschen. Ein mittlerweile über viele Jahre erprobtes Konzept ist die Gabe eines bekannten Antibiotikums in Kombination mit einer weiteren Substanz, die die Wirkung des Antibiotikums bei sonst resistenten Bakterien wiederherstellt. Zu dieser Therapiestrategie zählt zum Beispiel die klinisch sehr etablierte Verabreichung eines β-Laktam Antibiotikums in Kombination mit einem β-Laktamase-Inhibitor wie Tazobactam oder Clavulansäure. Ein neuer Ansatz sieht das Eingreifen in den Induktionsweg der β-Laktamase AmpC vor. Da die Regulation des ampC-Gens vom Zellwand-Stoffwechsel abhängig ist, könnten Enzyme des Peptidoglykan-Abbaus, wie z.B. Murein-Endopeptidasen (MEPs), mögliche Angriffspunkte sein.
In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit MEPs Resistenz und Wachstum des klinischen Pa Isolats ID40 beeinflussen. Dabei war das übergeordnete Ziel die Beurteilung der MEPs als potenzielle Targets in der Entwicklung neuer Wirkstoffe. Hierzu wurden im ersten Schritt mithilfe eines Allel-Austausches Mutanten des ID40 Stammes generiert, die Deletionen der Endopeptidasen MepM1, MepM2, MepM3, MepH1 und MepH2 aufwiesen. Des Weiteren wurden auch Doppelmutanten (ID40 ΔmepM1 ΔmepM2, ID40 ΔmepM1 ΔmepM3) und eine Tripelmutante (ID40 ΔmepM1 ΔmepM2 ΔmepM3) hergestellt. Vorangegangene Experimente (Sonnabend et al.) hatten vermuten lassen, dass Murein-Endopeptidasen an der Resistenz von Pa gegenüber Cefepim und Meropenem beteiligt sind. Die Annahme konnte in dieser Arbeit bestätigt werden: Für alle Deletionsmutanten ergaben sich niedrigere minimale Hemmstoffkonzentrationen im Vergleich zum ID40 Wildtyp. Den stärksten Effekt zeigte hierbei die Deletion von mepM1. Als besonders vielversprechend erwies sich allerdings die simultane Deletion von mepM1 und mepM2. Die minimalen Hemmstoffkonzentrationen der entsprechende Doppelmutante zeigten mit Ausnahme von Imipenem für alle ausgewählten β-Laktam Antibiotika Werte unterhalb der EUCAST Grenzwerte. Untersuchungen bezüglich der ampC Expression und der β-Laktamase-Aktivität der Mutanten resultierten in z.T. widersprüchlichen Ergebnissen. Eindeutig war jedoch festzustellen, dass die Deletion von mepM1 sowohl die ampC Expression als auch die β-Laktamase-Aktivität deutlich senken konnte. Welche Mechanismen sich hinter den Effekten der anderen Deletionsmutanten verbergen, konnte nicht abschließend geklärt werden. Es liegt die Vermutung nahe, dass sich im Periplasma von Pa ein komplexes Zusammenspiel von Enzymen des Peptidoglykan-Stoffwechsels ereignet, dessen Prozesse noch weitestgehend im Dunkeln liegen. Außerdem könnte sich eine Deletion von MEPs auch auf die Komposition der bakteriellen Zellhülle auswirken. Diesbezüglich sollte noch weitere Forschung betrieben werden.
Die Entwicklung eines Inhibitors, der sowohl MepM1 als auch MepM2 blockiert, scheint ein vielversprechender Ansatz zu sein. Da beide Proteine zur selben Proteinfamilie gehören und sehr ähnliche aktive Zentren besitzen, ist es durchaus realistisch einen solchen Inhibitor zu finden. Für die abschließende Beurteilung ist es jedoch ratsam noch weitere Untersuchungen hinsichtlich der Proteinstrukturen und der Funktionalität der MEPs durchzuführen.
murein-endopeptidase
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